高速公路路面裂縫焊接施工技術(shù)研究

呂曉清

（山東交工建設(shè)集團(tuán)有限公司，山東 日照 276800）

1 高速公路裂縫成因

高速公路施工過程中需要大量使用混凝土。然而，在澆筑過程中，由于其特性，混凝土?xí)a(chǎn)生大量水化熱。同時(shí)，由于混凝土的透氣性和導(dǎo)熱性能較差，可能導(dǎo)致路面表面與內(nèi)部產(chǎn)生過大的溫差，最終引發(fā)路面開裂。這種裂縫的數(shù)量和危害程度遠(yuǎn)大于道路在長(zhǎng)期使用過程中可能出現(xiàn)的裂縫。如果施工處理不當(dāng)，甚至可能導(dǎo)致路面的二次開裂[1]。

2 高速公路路面裂縫焊接施工影響因素

裂縫焊接是一種有效的路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)，但該技術(shù)的應(yīng)用效果容易受到溫度、濕度及材料等因素的影響。

2.1 溫度、濕度因素

在高速公路裂縫焊接施工中，需用到多種材料，其中起到主要固定作用、確保道路結(jié)構(gòu)完整性的是混凝土與鋼材。二者受外界溫度、濕度因素影響較大。溫差較大時(shí)，金屬構(gòu)件會(huì)發(fā)生熱脹冷縮，其長(zhǎng)度、高度、體積等會(huì)產(chǎn)生微變，雖肉眼不可見，但可能影響金屬性能，致使裂縫擴(kuò)大；若環(huán)境過于干燥，混凝土可能開裂，影響路面美觀性；若濕度過大，金屬還可能產(chǎn)生銹蝕，甚至出現(xiàn)脫落[2]。

2.2 鋼材選擇

在高速公路路面裂縫焊接施工中，鋼材對(duì)施工質(zhì)量的影響較大。因此，在鋼材選擇上需綜合考慮當(dāng)?shù)貧夂蚯闆r、斷面部位尺寸、鋼材各項(xiàng)性能等因素，選擇最適宜的鋼材。所用鋼材性能與質(zhì)量必須符合我國(guó)發(fā)布的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼等文件的相關(guān)規(guī)定，在裂縫中直接使用的鋼材必須表面平整、光潔，不能存在較大凹坑或裂縫、氣泡，不能有機(jī)械損傷，斷面上不能有大于0.5mm 的毛刺，若發(fā)現(xiàn)上述問題必須及時(shí)處理。

3 高速公路焊縫施工技術(shù)

3.1 網(wǎng)裂與龜裂焊縫施工

網(wǎng)裂與龜裂在分類上同屬于疲勞裂縫，是溫度與壓力荷載疲勞所引發(fā)，少部分網(wǎng)裂與龜裂是基層裂縫引起的，這類裂縫一般出現(xiàn)在高速公路面層，可通過裂縫焊接施工技術(shù)進(jìn)行修復(fù)。

首先，施工前應(yīng)通過探地雷達(dá)進(jìn)行全面檢查，以明確裂縫的實(shí)際情況，并進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，以測(cè)試數(shù)據(jù)為依據(jù)對(duì)裂縫進(jìn)行針對(duì)性處理。對(duì)于由基礎(chǔ)裂縫引起的網(wǎng)裂和龜裂，應(yīng)采用熱反射裂縫處理技術(shù)進(jìn)行施工[3]。

其次，從材質(zhì)層面，對(duì)網(wǎng)裂和龜裂的焊接處理既可選用單組分材料，也可選用雙組分材料。

最后，根據(jù)探地雷達(dá)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)于寬度大于3mm 的裂縫，推薦采用單組分材料，對(duì)于寬度在3mm左右的縫隙，則推薦選用雙組分材料。

網(wǎng)裂與龜裂焊縫施工過程如下：

首先，確定好焊接條件后，應(yīng)按照焊縫施工要求，以及焊接施工工藝要求確定合適的焊接機(jī)型，并根據(jù)施工設(shè)備的需要配置焊接器件，合理配置原材料，而后將其運(yùn)送至適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)。若縫寬大于3mm，應(yīng)采用常壓焊接方式；縫寬在3mm 左右時(shí)，則應(yīng)采用高壓焊接方式。

其次，對(duì)網(wǎng)裂和龜裂部位進(jìn)行清理，再用鼓入壓縮空氣的方式將縫隙內(nèi)的雜質(zhì)全部清除干凈，為之后的裂縫焊接做準(zhǔn)備。

再次，網(wǎng)裂與龜裂處清理完畢后，用噴火機(jī)沿與路面間隔5cm 的距離向網(wǎng)裂和龜裂處噴射焊接材料，焊接速度通常要求控制在3～5m/min 范圍內(nèi)。

最后，網(wǎng)裂和龜裂處焊接結(jié)束后，可對(duì)表面進(jìn)行簡(jiǎn)單修補(bǔ)，直至平整性滿足需要。需要注意的是，如果網(wǎng)裂與龜裂的焊接量在1000m2左右，需要進(jìn)行取芯檢測(cè)；如果網(wǎng)裂與龜裂的焊接量大于1000m2，應(yīng)采用雷達(dá)探測(cè)和取芯檢測(cè)相結(jié)合的方式。發(fā)現(xiàn)漏焊部分后應(yīng)立即補(bǔ)焊，對(duì)于質(zhì)量不滿足要求的部位，則應(yīng)及時(shí)進(jìn)行返工處理。

3.2 面層裂縫焊接

路面開裂原因可分為以下幾類：

第一，受高溫和荷載影響形成的疲勞裂縫。

第二，路面構(gòu)造剛度較小。

第三，基礎(chǔ)硬度較小。

第四，施工人員和建筑材料質(zhì)量等其他方面的因素。

進(jìn)行面層裂縫焊接前，必須先通過探地雷達(dá)技術(shù)進(jìn)行全面檢測(cè)，以確定基礎(chǔ)裂縫病害的實(shí)際狀況，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)裂縫進(jìn)行針對(duì)性處理。對(duì)于由基礎(chǔ)裂縫引起的路面面層開裂，應(yīng)采用反射裂縫處理方式[4]。

進(jìn)行路面面層裂縫焊接處理時(shí)，在建筑材料方面既可選用雙組分材料，也可選用非拌和微粒式雙組分材料。根據(jù)探地雷達(dá)技術(shù)實(shí)測(cè)結(jié)果，如果裂縫寬度大于4mm，建議使用非拌和微粒式雙組分材料，如果裂縫寬度在4mm 之內(nèi)時(shí)，則可采用雙組分材料。

在面層裂縫焊接施工中，在無特殊要求的情況下應(yīng)采用高壓焊接方式。使用高壓焊接方式時(shí)，輸送水壓必須超過6MPa，并將最大輸出量控制在5kg/min左右，以保證施工效率。

進(jìn)行裂縫焊接施工時(shí)，首先應(yīng)對(duì)路面裂縫進(jìn)行清理，再通過壓縮式空氣斷路器清除裂縫中殘余的雜質(zhì)，以便為后續(xù)裂縫焊接工作的開展奠定良好的基礎(chǔ)。

其次，完成初步處理后即可開始對(duì)裂縫進(jìn)行焊接。應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的焊接材料輸送量與工程實(shí)際需求制訂裂縫焊接方案，使用比例儀將焊接材料配比控制在規(guī)定范圍，利用送料管道運(yùn)輸焊接所需材料，使其在射炮口備用；將噴火器針頭探入裂縫深處，打開輸料管，在射炮口處將焊接材料攪拌均勻，向裂縫中勻速輸送，焊接速度維持在0.5m/min 左右為宜。

再次，焊接材料經(jīng)攪拌和填充后，體積會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大，并逐漸定型，使其保持穩(wěn)定，以彌補(bǔ)裂縫導(dǎo)致的松散缺陷，實(shí)現(xiàn)對(duì)裂縫的有效處理。

最后，完成焊接工作后，還需美化修飾裂縫表面，使兩端截面整齊、平順，標(biāo)高符合規(guī)定，平整度合理。施工結(jié)束后還應(yīng)利用雷達(dá)探測(cè)法與取芯檢測(cè)法對(duì)施工結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)，如果發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)處理。對(duì)于不滿足規(guī)定要求的區(qū)域，應(yīng)進(jìn)行返工處理。

3.3 反射裂縫、隱藏裂縫特征與焊接

根據(jù)權(quán)威統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我國(guó)高速公路中半剛性瀝青路面的使用比例超過90%，這類路面基層本身的特性使其容易產(chǎn)生裂縫，且容易在公路建成初期產(chǎn)生，并貫穿公路的整個(gè)生命周期。高速公路持續(xù)受到來自路面上方的車輛荷載，在長(zhǎng)時(shí)間不間斷的車輛荷載作用下，路基上的裂縫會(huì)逐漸蔓延，使公路表面出現(xiàn)明顯裂縫，這類裂縫稱作反射裂縫。反射裂縫大多為由上至下擴(kuò)展形成，且下方較寬、上方較窄，如果采用常規(guī)的焊接技術(shù)處理，無法直接對(duì)裂縫基底產(chǎn)生作用。

此外，高速公路中還存在隱藏裂縫。隱藏裂縫是指地基中已經(jīng)出現(xiàn)的裂縫，但并未到達(dá)路面，因此路面看上去并無破損。如果不及時(shí)對(duì)這些隱藏裂縫進(jìn)行修補(bǔ)，會(huì)導(dǎo)致公路出現(xiàn)各類損傷，埋下安全隱患，并大幅增加公路后期檢查、維修、養(yǎng)護(hù)成本。

目前，這兩類裂縫（反射裂縫和隱藏裂縫）已成為當(dāng)前我國(guó)高速公路養(yǎng)護(hù)維修工作中的重要挑戰(zhàn)。

針對(duì)這種情況，需要首先對(duì)裂縫的特性進(jìn)行判斷，然后利用地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)和特定的焊接技術(shù)進(jìn)行有效處理。確定裂縫的大致方位后應(yīng)在正式施工前采用探地雷達(dá)對(duì)該區(qū)域的路面進(jìn)行探測(cè)和檢查，以確定反射裂縫和隱藏裂縫的位置、尺寸、深度、方向等關(guān)鍵信息。之后將相關(guān)信息與施工效果圖進(jìn)行比對(duì)分析，以進(jìn)一步判斷裂縫的情況，制訂合理的裂縫焊縫方案，包括焊接線路、位置等關(guān)鍵要素。

同時(shí)，需要根據(jù)裂縫的具體情況選擇適當(dāng)?shù)牟牧希话憧梢允褂秒p組分高分子材料或微粒式雙組分高分子混凝土材料。在施工過程中，需要使用高壓路面裂縫全深度處治設(shè)備來完成焊接工作，設(shè)備輸出壓力參數(shù)應(yīng)保持在5MPa，且在施工前要對(duì)裂縫進(jìn)行清理。

4 高速公路路面裂縫焊接施工流程

4.1 施工準(zhǔn)備

第一，正式開始施工前，應(yīng)對(duì)當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)和土壤性質(zhì)等進(jìn)行詳細(xì)考察，充分結(jié)合溫度、氣候變化規(guī)律與施工季節(jié)的晝夜溫度差等因素因地制宜地制訂施工計(jì)劃。

第二，選取合適的施工方法，并嚴(yán)格按照高速公路相關(guān)施工規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)繪制施工圖紙，并在其中標(biāo)明各類材料的性能與用量。圖紙上交并通過審核后，應(yīng)大批量復(fù)印，并發(fā)放到每位施工人員手中，使其能夠牢記施工方案內(nèi)容。

第三，加強(qiáng)施工管理，明確施工過程中每個(gè)環(huán)節(jié)的負(fù)責(zé)人與每位施工人員的責(zé)任，避免出現(xiàn)事故時(shí)相互推諉。

第四，購(gòu)進(jìn)材料后必須進(jìn)行統(tǒng)一檢查，確保材料性能和施工設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況良好，嚴(yán)禁使用假冒偽劣產(chǎn)品或低規(guī)格產(chǎn)品，嚴(yán)禁將無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備投入使用，以提前排除部分安全隱患。

第五，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案和圖紙中規(guī)定的高度、尺寸預(yù)設(shè)連接鋼筋。預(yù)埋件彼此之間應(yīng)保持合理間距，并調(diào)整夾角方向，確保其能夠與路面方向一致。此外，應(yīng)注意控制鋼筋高度，不能使其超過混凝土頂面[5]。

第六，開槽前應(yīng)仔細(xì)檢查所用設(shè)備，并在施工前完成調(diào)試，確保設(shè)備各項(xiàng)性能參數(shù)在合理范圍內(nèi)，并根據(jù)路面裂縫長(zhǎng)度、深度等情況制訂施工方案。

4.2 施工過程

在路面裂縫焊接施工過程中，必須對(duì)每個(gè)步驟和細(xì)節(jié)給予足夠的重視。調(diào)試好開槽機(jī)后，可進(jìn)行開槽施工，先對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行合理調(diào)整，再提起T 型離合器手柄，根據(jù)之前工程勘測(cè)中留下的裂縫標(biāo)記完成切割，沿此方向完成開槽。需注意的是，正式切縫前應(yīng)對(duì)路面平整度進(jìn)行調(diào)查，并據(jù)此制訂施工計(jì)劃，若擴(kuò)大切割面無法起到有效作用，應(yīng)先修整路面再進(jìn)行裂縫焊接。

進(jìn)行切割作業(yè)時(shí)必然會(huì)產(chǎn)生大量粉塵，若施工人員不慎吸入，會(huì)嚴(yán)重危害身體健康，若粉塵擴(kuò)散至附近，還會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染。因此，施工時(shí)應(yīng)注意防范和處理，保證道路清潔。一般可在切割部位覆蓋布條或鋼板，避免粉塵擴(kuò)散。開槽施工結(jié)束后，為避免粉塵影響施工，應(yīng)使用熱氣槍完成槽縫清理。該設(shè)備的原理是利用吹出的高壓空氣去除槽縫中的灰塵與雜物，效率較高、清除徹底，對(duì)于含水量較高的槽縫清理效果尤為明顯。其不僅可清除粉塵，還能對(duì)裂縫進(jìn)行干燥，減少其中的水分，從而提高槽縫表面與后續(xù)填充材料的黏結(jié)度。

灌封前，應(yīng)先將焊接材料置入料倉(cāng)中，逐步加入各類添加劑后對(duì)整體進(jìn)行加熱，加熱時(shí)要注意控溫，加熱約45min 溫度即可達(dá)到施工要求。灌封時(shí)直接將加熱后的焊接灌入公路裂縫中即可，注意根據(jù)施工要求和裂縫大小控制材料灌入速度，且在灌封后使用密封膠帶對(duì)裂縫進(jìn)行密封，并放置冷卻處理，具體冷卻時(shí)間應(yīng)根據(jù)氣溫、裂縫尺寸等確定，一般為20min。

4.3 施工后的養(yǎng)護(hù)

完成裂縫焊接后，若使用了混凝土材料，應(yīng)注意及時(shí)養(yǎng)護(hù)，做好保溫與保濕工作。可使用不透風(fēng)的塑料膜進(jìn)行覆蓋并定期灑水，也可使用帶膜包裹，但不能直接灌注自來水，以免鋼材腐蝕。

5 高速公路路面裂縫養(yǎng)護(hù)管理監(jiān)督事項(xiàng)

在裂縫養(yǎng)護(hù)過程中，為避免疏漏、提高施工質(zhì)量，應(yīng)建立健全公路路面裂縫施工與養(yǎng)護(hù)監(jiān)察制度，減少質(zhì)量問題。施工前，應(yīng)派遣專業(yè)勘察人員對(duì)高速公路路面裂縫的尺寸、路況、當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)水文等進(jìn)行詳細(xì)勘察，獲得最準(zhǔn)確的勘察結(jié)果；還應(yīng)對(duì)施工人員進(jìn)行培訓(xùn)，使其了解裂縫施工的關(guān)鍵技術(shù)與施工注意事項(xiàng)。此外，在責(zé)任劃分方面應(yīng)做到將責(zé)任明確到個(gè)人，出現(xiàn)問題后及時(shí)進(jìn)行追責(zé)。完成施工后，應(yīng)安排專業(yè)人士負(fù)責(zé)高速公路的養(yǎng)護(hù)，避免路面再度開裂。

6 結(jié)語

文章對(duì)高速公路裂縫的形成原因進(jìn)行了剖析，列舉了幾種焊接施工技術(shù)，并指出施工過程中的影響因素及施工時(shí)的注意事項(xiàng)?？偟膩碚f，高速公路養(yǎng)護(hù)單位應(yīng)做到因地制宜，根據(jù)道路裂縫實(shí)際情況選擇合適的施工技術(shù)，并做好施工前的預(yù)處理、施工過程中的嚴(yán)格監(jiān)管以及施工后的養(yǎng)護(hù)，以此最大限度地解決道路裂縫問題，從而為交通安全保駕護(hù)航。